用于精密微装配的全方位微小机器人的研究

研制出了一种90mm×60mm×85mm的可用于精密微装配作业的全方位微小型机器人，该机器人集成了移动定位单元与精密微操作单元，移动定位单元由微型电机驱动的快速宏运动单元与压电陶瓷驱动的精密微运动单元2部分组成，宏运动最大速度为50mm／s，开环定位精度为1mm；微运动最大速度为200μm／s，开环定位精度为1μm，分辨率为50nm．微操作单元由压电陶瓷驱动的球基微驱动器与微夹持器2部分组成，微驱动器转动分辨率为0．0001°，定位精度为0．0005°，微驱动器金属球可以实现空间复杂的扫描运动，同时带动微夹持器末端实现精密定位；微夹持器采用压电陶瓷驱动的2级杠杆放大机构，末端最大张合位移为280μm，最大微夹持力为0．1N．开发了基于视觉反馈的微装配作业控制系统，并在视觉的引导下，实现了机器人对微型齿轮、微型轴／孔等元件的夹取、搬运等微作业任务，并顺利完成了Ф180μm微型轴与Ф200μm微型孔之间的精密装配实验研究．     

一种MEMS自动微装配机器人

介绍用于MEMS自动微装配的机器人系统的构成,讨论组成该系统的若干关键技术,包括宏/微精密定位技术、显微视觉系统、微夹持器的设计、系统的标定以及装配策略．集成各单元技术,以外径＜2 mm的微行星齿轮减速器为示范装配对象,研制能够完成微装配任务的微装配机器人．融合显微视觉和力信息,采用相应的装配策略,在2．5 min内,实现难度最大的3个行星齿轮的自动装配．     

基于相对精度指标的机器人运动学校准

针对工业机器人在激光切割、弧焊等应用领域对相对精度的指标要求,结合鲁棒的极小极大优化理论,提出基于相对精度指标的运动学结构参数校准方法. 通过最小化3个靶球对应的最差相对定位误差,保障前、后两位型间的相对定向精度,构建包含约束的非线性优化问题;使用二次序列规划方法对原问题进行近似,通过主二元子梯度算法在满足不等式约束的条件下快速搜索局部最优解,实现对由于部件制造和装配等环节引入机器人结构参数误差的辨识. 进行补偿并精度验证后的实验结果表明,六轴机器人IRB2600的相对定位及定向精度分别提升了67.98%和24.32%,七轴机器人IRB14000分别提升了90.61%和74.61%.     

用于精密微装配的全方位微小机器人

研制出了一种90 mm×60 mm×85 mm，可用于精密微装配作业的全方位微小型机器人，机器人集成了移动定位单元与精密微操作单元，移动定位单元由微型电机驱动的快速宏运动单元与压电陶瓷驱动的精密微运动单元两部分组成，最大宏运动速度为50 mm/s，开环定位精度1 mm，微运动最大速度200 μm/s，开环定位精度1 μm，分辨率为50 nm；微操作单元由压电陶瓷驱动的球基微驱动器与微夹持器两部分组成，微驱动器转动分辨率为0.000 1°，定位精度为0.000 5°，微驱动器金属球可以实现空间复杂的扫描运动，同时带动微夹持器末端实现精密定位，微夹持器采用压电陶瓷驱动的两级杠杆放大机构，末端最大张合位移为280 μm，最大微夹持力为0.1 N.开发了基于视觉反馈的微装配作业控制系统，并在视觉的引导下，实现了机器人对微型齿轮、微型轴/孔等元件的夹取、搬运等微作业任务，并顺利完成了Φ180 μm微型轴与Φ200 μm微型孔之间的精密装配实验研究.     

基于机器视觉的增强现实盲区装配方法

对于盲区手工装配,由于工人视线受阻,无法看到待装配零件的实时状态,对装配的效率和准确率造成了极大影响。针对这一问题,提出了一种基于机器视觉的增强现实盲区装配方法。首先将椭圆作为标志点,通过对椭圆的检测和定位间接追踪盲区待装配对象;然后通过投影的方式进行AR可视化并利用局部误差放大的原理精确引导装配;最后设计基于机器视觉的增强现实盲区装配实验,验证该方法的有效性。实验结果表明,此方法能显著提高盲区装配作业的效率,并能有效降低装配错误率。     

一种非Hough变换的快速圆检测算法

在精密测量、自动化装配和机器人等诸多领域,往往需要对圆形器件或图标进行识别和定位,而目前传统的检测方法是Hough变换,计算复杂,对资源需求大,且不利于实时控制.本文利用圆形几何对称的性质,采用基于颜色分类方法,提出一种非Hough变换的圆的检测方法,从而达到对彩色图像中圆形目标进行快速识别的目的.设计了算法的流程,编制了相应的圆识别程序,通过对足球机器人定位的验证,表明该算法具有运算速度快及对畸变的圆形目标适应性好等优点,为图像处理中圆目标的快速识别与定位提供了一种借鉴.     

一种五自由度混联机器人运动学分析

为了使工业机器人的位姿改变更加快速、灵巧,对一种五自由度混联机器人进行了结构分析．建立D-H坐标系求得末端执行器的位姿矩阵,提出一种基于PAUL逆变换法的串联机器人逆运动学封闭解的求解分析方法,求得该机器人的运动学逆解．计算机仿真结果验证了该算法的快速性和有效性．运用包络理论确定局部关节联动所形成的工作空间包络面,论证了该机器人作业姿态的灵巧性．利用几何叠加方法规划出机器人灵巧工作空间,为结构设计和运动控制提供了依据．     

室内环境下移动机器人自主充电研究

为满足机器人长期自主工作的电源要求,对室内环境下的机器人自主充电进行了研究．由于里程计定位误差大,不能满足对接要求,提出了远程对接和近程对接方法,远程对接用摄像头协助完成,近程对接用激光传感器完成,并进行了试验验证,证明了该方法的可行性．     

基于装配关系的装配单元划分方法研究

为提高复杂零件的装配单元划分效率,在分析零件装配关系的基础上建立零件之间的权值矩阵,在此基础上进行装配单元的划分。该方法将零件间的复杂关系进行量化,使用Floyd算法进行权值计算,提高单元划分的效率。以某行星减速器为装配单元划分过程为例,验证了方法的可行性和高效性。     

精密装配用并联机器人标定及机构误差分析

为了提高手机摄像头的装配精度,设计开发一款用于精密装配的小型并联机器人,并对机器人进行标定以及机构误差分析.用数值方法推导机器人的正逆运动学模型和误差模型,并探讨机器人运动学模型和误差补偿模型衔接的问题;设计在桥式三座标测量机上进行测量标定的方法,并对机器人进行标定实验;从机构角度对机器人的间隙误差来源进行分析,分析机器人构型对间隙误差的约束,并对机器人进行重复定位精度测试.经过标定及机构误差控制,机器人位姿坐标的最大位移误差由0.345 9 mm降为0.012 1 mm,最大转角误差由0.007 3 rad降为0.001 1 rad,重复定位精度为0.004 8 mm.实验结果表明该标定方法及机构误差分析方法能有效提高机器人的精度.     

空间转动型3-SPS/S并联机器人的构型设计分析

根据盾构管片安装机器人拼装隧道管片时位姿调整的需要,运用系统枚举法构造了空间纯转动型3-SPS/S并联机构作为管片安装机器人的位姿调整机构,在对该机构进行位置、速度求解的基础上建立了机构的雅可比矩阵,提出并采用可操作度指标对机构的运动特性进行了分析研究。结果表明,该三维转动型并联机构能够实现管片姿态调整的运动要求,具有良好的可操纵性。     

Manufacture of End－micro－manipulator with Two Degrees of Freedom and its Driving System for Robot

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＥｎｄ－ｍｉｃｒｏ－ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｉｔｈＴｗｏＤｅｇｒｅｅｓｏｆＦｒｅｅｄｏｍａｎｄｉｔｓＤｒｉｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＲｏｂｏｔ￥（刘劲松）（蔡鹤皋）ＬＩＵＪｉｎｓｏｎｇ；ＣＡＩＨｅｇａｏ（ＲｏｂｏｔＲｅｓｅｔ...     

后处理全齿轮传动机械臂的设计

针对纯齿轮传动的机械臂存在的耦合关系复杂、传动件外露、灵活度低和重复定位精度低等问题,提出新型全齿轮传动的机械臂设计方案. 该方案通过运动关系解耦,将齿轮组间2种强相关耦合关系简化为1种. 基于耦合逻辑关系简化和结构优化,实现了关节全密封与无限转动的设计理念. 通过机械臂运动学解析解公式推导与全齿轮传动耦合逻辑分析结果的结合,完成适用于全齿轮耦合传动机械臂的控制算法设计. 基于耦合控制算法进行机械臂的运动空间分析与控制程序编写,实现机械臂的灵活性验证与自动控制功能,并在机械臂测试系统上进行试验验证. 仿真和试验结果表明,该机械臂的耦合原理、设计结构和控制算法可行,满足复杂放射性环境下机械臂自动化应用的需求.     

一种基于力传感器机器人装配作业的研究

介绍了一种具有力觉功能的新型机器人二自由度平面微操作器，研制了具有四种选择细分数功能ＦＲＭＷ高细分驱动器，ＦＰＭＷ与普通工业机器人ＰＵＭＡ５６２组成宏／微操作器系统，在开发的基于力／力矩信息的平面搜孔软件的指挥下，机器人宏／微操作器系统成功完成了精密轴孔装配作业，平均装配时间４．２秒。     

基于STM32温湿度采集的播种机器人控制系统设计

针对目前播种机器人的控制系统体积大、性能不稳定、功耗高、成本高、效率低等存在的问题。设计了一种基于STM32单片机的播种机器人的控制系统。该设计以STM32F103ZET6单片机为核心,L298N芯片对电机进行驱动,DHT11芯片对土壤的温湿度进行检测,红外传感器和超声波传感器共同为播种机器人避开前进路上的障碍物,ATK-ESP8266 WIFI模块对机器人的远程操控,并预留单片机I/O口,方便增设功能。本次设计着重分析电机驱动模块和温湿度采集的软件设计过程,此设计方案在很大程度上解决了播种机器人存在的问题,使播种机器人在使用上更方便。     

机器人动态模拟的研究

本文给出了机器人运动学通用计算公式及动力学计算方法。应用该方法可对不同类型的机器人动态特性参数进行计算分析,从而为机器人的设计提供了理论依据。     

微小型救援机器人机械手设计

根据复杂工作环境下微小型救援机器人的工作特点,设计了一种机器人机械手。依据机械手的关节空间和工作范围设计了机械手的结构,分析了机械手的受力情况,通过简化模型计算驱动力,选择合适的传动方式和壳体及齿轮材料,进行了三维实体建模,为机械手的仿真分析提供了必要的样机模型。实际应用证明,设计的机械手满足设计要求,能够实现预期目标。     

155HP—2装填机器人操作机及其自锁手的研制

本文介绍了工作在封闭、狭窄，多障碍环境中的１５５ＨＰ－２装填机器人操作机的总体结构和工作原理，着重阐述了整机设计中的关键问题以及其特殊型式的自锁手的研制。     

仿生机器蟹样机研究

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台.     

基于输出反馈线性化的机械手随动控制

为机械手线性化和随动控制设计了一种滑动模态扰动观测器.在观测系统状态的同时,估计由系统的非线性和模型的不确定性和外来的干扰所造成的广义扰动.它使非线性、强耦合的机械手系统可以仅靠关节角反馈实现线性化和解耦,且控制器的设计不依赖于机械手的精确模型.二连杆机械手仿真研究表明,在机械手荷载大范围变化的场合下,该控制器的随动控制性能优于采用全状态反馈线性化的控制器.